DE102019211215A1 - MR measurement with an MR local coil applied to an object in a relatively movable manner - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren (S0.1-S0.4, S1-S7) dient zum Durchführen einer MR-Messung an einem Objekt (P) mittels mindestens einer relativbeweglich an das Objekt (P) angelegten MR-Lokalspule (2), bei dem ein MR-Scan mittels der mindestens einen MR-Lokalspule an dem Objekt durchgeführt wird (S2-S7), wobei während des MR-Scans (S2-S7) eine Größe einer Bewegung (<ΔV>) der mindestens einen MR-Lokalspule (2) ermittelt wird (S3-S4) und, falls die Größe der Bewegung (<ΔV>) eine vorgegebene Toleranz (<T>) erreicht oder überschreitet (S5), mindestens eine Aktion ausgelöst wird (S6). Ein MR-System (MRS) weist eine Datenverarbeitungseinrichtung (3c, 5b, 8) auf, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S0.1-S0.4, S1-S7) ablaufen zu lassen. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf ein Durchführen von MR-Scans mittels einer unflexiblen Körperstamm- oder Torsospule, z.B. in Form einer Brust-, Abdomen-, Becken- und/oder Rückenspule, bei einem BO-Feld von mindestens sieben Tesla.A method (S0.1-S0.4, S1-S7) is used to carry out an MR measurement on an object (P) by means of at least one MR local coil (2) applied to the object (P) in a relatively movable manner, in which an MR -Scan is carried out by means of the at least one MR local coil on the object (S2-S7), a size of a movement (<ΔV>) of the at least one MR local coil (2) being determined during the MR scan (S2-S7) is (S3-S4) and, if the size of the movement (<ΔV>) reaches or exceeds a specified tolerance (<T>) (S5), at least one action is triggered (S6). An MR system (MRS) has a data processing device (3c, 5b, 8) which is set up to allow the method (S0.1-S0.4, S1-S7) to run. The invention is particularly applicable to performing MR scans by means of an inflexible body trunk or torso coil, for example in the form of a chest, abdomen, pelvis and / or back coil, with a BO field of at least seven Tesla.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer MR-Messung an einem Objekt mittels mindestens einer relativbeweglich an das Objekt angelegten unflexiblen MR-Lokalspule, bei dem ein MR-Scan mittels der mindestens einen MR-Lokalspule an dem Objekt durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft auch ein MR-System, aufweisend mindestens eine MR-Lokalspule, mindestens eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Position der mindestens einen MR-Lokalspule und eine Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren ablaufen zu lassen. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, das Verfahren auszuführen. Die Erfindung betrifft außerdem ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, das Verfahren auszuführen. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf ein Durchführen von MR-Scans mittels einer unflexiblen Körperstamm- oder Torsospule, z.B. in Form einer Brust-, Abdomen-, Becken- und/oder Rückenspule, bei einem BO-Feld von mindestens sieben Tesla.The invention relates to a method for performing an MR measurement on an object by means of at least one inflexible MR local coil applied relatively movably to the object, in which an MR scan is performed on the object by means of the at least one MR local coil. The invention also relates to an MR system having at least one MR local coil, at least one position determination device for determining a position of the at least one MR local coil, and a data processing device, the data processing device being set up to allow the method to run. The invention also relates to a computer program product, comprising commands which, when executed, cause a data processing device to execute the method. The invention also relates to a computer-readable storage medium, comprising instructions which, when executed by a data processing device, cause the data processing device to execute the method. The invention is particularly applicable to performing MR scans by means of an inflexible body trunk or torso coil, for example in the form of a chest, abdomen, pelvis and / or back coil, with a BO field of at least seven Tesla.
Zur Signalanregung bei MR-Scannern mit ultrahohen Magnetfeldern von mindestens sieben Tesla und Frequenzen von mehr als 300 MHz kommen kombinierte HF-Sende/Empfangsspulen (auch als Antennen bezeichnet) zum Einsatz. Bekannt ist die Verwendung von ortsfesten lokalen Sende/Empfangsspulen, die für eine jeweilige zu untersuchende Körperregion (z.B. Kopf, Knie, Hand, Fuß, usw.) eine besonders gute Sendeeffizienz bieten. Um das Sendefeld zu homogenisieren, können mehrere Sende/Empfangsspulen zeitlich parallel mit einstellbarer Phase und Amplitude angesteuert werden. Dies ist auch als pTX („Parallel Transmit“)-Technologie bekannt. Die eingesetzten HF-Pulsformen erzeugen eine komplexe Folge von Wärmeeinträgen in das Gewebe eines Patienten. Um die resultierende SAR („Specific Absorption Rate“) z.B. mittels HF-Simulationen anhand verschiedener Spulen/Körper-Modelle vorausberechnen zu können (siehe auch weiter unten), ist eine genaue Kenntnis der lokalen Feldeigenschaften erforderlich. Bei einigen Körperregionen ist dies aufgrund eines ortsfesten und starren Senderesonators möglich, z.B. bei Einsatz einer Kopf- oder Kniespule.Combined RF transmitter / receiver coils (also known as antennas) are used to excite signals in MR scanners with ultra-high magnetic fields of at least seven Tesla and frequencies of more than 300 MHz. It is known to use stationary local transmitter / receiver coils which offer particularly good transmission efficiency for a particular body region to be examined (e.g. head, knee, hand, foot, etc.). In order to homogenize the transmission field, several transmit / receive coils can be controlled in parallel with adjustable phase and amplitude. This is also known as pTX (“Parallel Transmit”) technology. The RF pulse shapes used generate a complex sequence of heat input into the patient's tissue. In order to be able to calculate the resulting SAR ("Specific Absorption Rate") e.g. by means of HF simulations using various coil / body models (see also below), precise knowledge of the local field properties is required. In some parts of the body, this is possible due to a stationary and rigid transmitter resonator, e.g. when using a head or knee coil.
Im Bereich z.B. des Körperstamms ist eine Vorausberechnung hingegen problematisch, da sich die Lokalspule möglichst der Patientengeometrie anpassen sollte, z.B. eine Abdomen-, Herzspule oder Leberspule.In the area of the body trunk, for example, a pre-calculation is problematic, since the local coil should adapt to the patient's geometry as much as possible, e.g. an abdomen, heart or liver coil.
Bei typischen Feldstärken des B0-Felds im Bereich von 1,5 Tesla und 3 Tesla kommen hierzu flexible, sich an einen Körperbereich variabel anschmiegende Oberflächenspulen zum Einsatz, die teilweise mit starren Spulenelementen innerhalb der Patientenliege ergänzt werden können. Da bei diesen Feldstärken die Sendefunktion von der HF-Körperspule übernommen wird, hat die Form und Position der flexiblen Spulen keinen Einfluss auf die Berechnungen der SAR („Spezifische Absorptionsrate“), da die Empfangselemente während des Sendens verstimmt werden.In the case of typical field strengths of the B0 field in the range of 1.5 Tesla and 3 Tesla, flexible surface coils, which cling variably to an area of the body, can be used to some extent with rigid coil elements within the patient bed. Since the transmission function is taken over by the HF body coil at these field strengths, the shape and position of the flexible coils have no influence on the SAR (“Specific Absorption Rate”) calculations, since the reception elements are detuned during transmission.
Im Gegensatz dazu können sich Position und Amplitude von Bereichen mit hoher SAR (sog. „SAR-Hotspots“) bei kombinierten Sende-/Empfangsspulen für Feldstärken von sieben Tesla oder mehr durch eine Patienten- und/oder Spulenbewegung merklich ändern. Dies gilt schon für Einkanal-Spulen, ist aber für mehrkanalige pTX-Spulen noch stärker ausgeprägt.In contrast to this, the position and amplitude of areas with high SAR (so-called "SAR hotspots") can change noticeably with combined transmitter / receiver coils for field strengths of seven Tesla or more as a result of patient and / or coil movement. This already applies to single-channel coils, but is even more pronounced for multi-channel pTX coils.
Es ist bekannt, eine Überschreitung von kritischen SAR-Werten in einem Körper eines Patienten während einer MR-Messung durch Auswertung einer zeitlichen Änderung einer rückreflektierten Strahlung zu erkennen. Jedoch ist diese Methode recht ungenau und unzuverlässig.It is known to recognize when critical SAR values are exceeded in a patient's body during an MR measurement by evaluating a change over time in a reflected radiation. However, this method is quite imprecise and unreliable.
Auch ist es bekannt, Sende-/Empfangsspulen auf einer MR-Lokalspule mit starren oder teilweise starren Bereichen anzuordnen. Dann verbleiben als variable Größen zur Erstellung eines Körper/Spulen-Modells noch Patientendaten (umfassend eine Patientenanatomie (z.B. Größe und Körperumfang des Patienten), Alter, Gewicht, Geschlecht, usw.) und die Patientenposition relativ zu der MR-Lokalspule.It is also known to arrange transmitting / receiving coils on an MR local coil with rigid or partially rigid areas. Patient data (including a patient's anatomy (e.g. height and body circumference of the patient), age, weight, gender, etc.) and the patient's position relative to the MR local coil then remain as variable variables for creating a body / coil model.
Zur Berechnung der SAR in dem Patienten werden nun HF-Simulationen durchgeführt, die Lage und Amplitude von kritischen SAR-Hotspots für verschiedene Körpermodelle (z.B. bereitgestellt als „Virtual Family“ der Fa. ITIS), Körpergewichte und Positionen der MR-Lokalspule an dem Patienten ermitteln. Unter Berücksichtigung der verbleibenden Unsicherheiten wie der endlichen Zahl von Körpermodellen und/oder einer mögliche Positionsänderung des Patienten gegenüber der MR-Lokalspule während der Messung wird ein SAR-Sicherheitsfaktor in Form eines sog. „K-Faktor“ ermittelt, der einen Skalenfaktor zwischen beauftragter Leistung und 10 g lokaler SAR („localSAR“) im Patientengewebe darstellt. Die bei einer MR-Messung oder einem MR-Scan eingestrahlte Sendeleistung wird folgend mit dem K-Faktor modifiziert (typischerweise gemäß LocalSAR= K * Sendeleistung), um die lokale SAR unterhalb eines kritischen Werts zu halten. Nachteilig ist, dass in die Berechnung des K-Faktors „Worst Case“-Annahmen zur Bewegung des Patienten gegen die Lokalspule einfließen müssen, um die Patientensicherheit zu gewährleisten. Dadurch reduziert sich die nutzbare SAR-Leistung der MR-Lokalspule und damit wichtige Kenngrößen wie eine Zahl möglicher Schichten in einer Messung und/oder eine Messzeitdauer.To calculate the SAR in the patient, RF simulations are now carried out, the position and amplitude of critical SAR hotspots for various body models (e.g. provided as a "virtual family" from ITIS), body weights and positions of the MR local coil on the patient determine. Taking into account the remaining uncertainties such as the finite number of body models and / or a possible change in position of the patient in relation to the MR local coil during the measurement, an SAR safety factor in the form of a so-called "K-factor" is determined, which is a scale factor between the requested service and represents 10 grams of local SAR ("localSAR") in patient tissue. The transmission power radiated in during an MR measurement or an MR scan is then modified with the K factor (typically according to LocalSAR = K * transmission power) in order to keep the local SAR below a critical value. The disadvantage is that “worst case” assumptions about the movement of the patient against the local coil must be included in the calculation of the K-factor in order to ensure patient safety to guarantee. This reduces the usable SAR power of the MR local coil and thus important parameters such as a number of possible slices in a measurement and / or a measurement duration.
Für den parallelen Betrieb mehrerer Sende/Empfangsspulen („pTX-Betrieb“) der MR-Lokalspule ist ein analoges Vorgehen bekannt, welches auf dem Prinzip sog. „Virtual Observation Points“ (VOPs) basiert. Die Ermittlung einer VOP-Datensatzes („VOP-Matrix“) für den pTX-Betrieb erfordert zusätzlich die Kenntnis und Vorhersage von Kopplungen und Reflexionen der einzelnen Sende/Empfangsspulen, und zwar auch für die Fälle von ungewollten Relativbewegungen zwischen der MR-Lokalspule und verschieden großen/voluminösen Patienten. Innerhalb dieses Parameterraums (der eine Erhöhung des lokalen SAR-Hotspots aufgrund von Kopplungen der Sendeelemente und Positionsvariation der Köpermodelle im simulierten Patientenkollektiv berücksichtigt) wird ebenfalls die „Worst Case“-SAR ermittelt und als Sicherheitsfaktor auf die VOP-Matrix aufgeschlagen. Es entstehen analoge Einschränkungen für die nutzbare Spulenperformance wie im Einkanalbetrieb mit K-Faktor.For the parallel operation of several transmit / receive coils ("pTX operation") of the MR local coil, an analogous procedure is known, which is based on the principle of so-called "Virtual Observation Points" (VOPs). The determination of a VOP data set (“VOP matrix”) for the pTX operation also requires the knowledge and prediction of couplings and reflections of the individual transmit / receive coils, also for the cases of undesired relative movements between the MR local coil and various large / bulky patients. Within this parameter range (which takes into account an increase in the local SAR hotspot due to coupling of the transmitter elements and position variation of the body models in the simulated patient collective), the worst case SAR is also determined and added to the VOP matrix as a safety factor. There are similar restrictions for the usable coil performance as in single-channel operation with a K-factor.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine zuverlässigere Möglichkeit zur Erkennung eines durch eine Patientenbewegung erzeugten Überschreitens eines kritischen SAR-Werts in einem Patienten bei Aufrechterhaltung einer hohen SAR-Leistung bereitzustellen.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide a more reliable way of detecting that a critical SAR value in a patient is exceeded, caused by patient movement, while maintaining a high SAR output.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments can be inferred in particular from the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen einer MR-Messung an einem Objekt mittels mindestens einer relativbeweglich an das Objekt angelegten MR-Lokalspule, bei dem ein MR-Scan mittels der mindestens einen MR-Lokalspule an dem Objekt durchgeführt wird, wobei während des MR-Scans eine Größe einer Bewegung der mindestens einen MR-Lokalspule ermittelt wird und, falls die Größe der Bewegung eine vorgegebene Toleranz erreicht oder überschreitet, mindestens eine Aktion ausgelöst wird.The object is achieved by a method for performing an MR measurement on an object by means of at least one MR local coil applied to the object in a relatively movable manner, in which an MR scan is performed on the object by means of the at least one MR local coil, during which MR scans determine a size of a movement of the at least one MR local coil and, if the size of the movement reaches or exceeds a predetermined tolerance, at least one action is triggered.
Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass eine Patientenbewegung zuverlässiger und genauer als bisher bestimmbar ist, da eine Position der MR-Lokalspule physikalisch bestimmt oder gemessen wird. Dabei wird ausgenutzt, dass eine Bewegung oder Positionsänderung der MR-Lokalspule einen robusten Hinweis auf eine Relativbewegung zwischen der MR-Lokalspule und dem Patienten gibt: bewegt sich der Patient nur geringfügig, erzeugt er auch eine nur geringe Bewegung der MR-Lokalspule. Die mögliche Relativbewegung zwischen Lokalspule und Patienten ist dann mit hoher Wahrscheinlichkeit ebenfalls gering. Bewegt sich der Patient hingegen stark, kann auch eine starke Relativbewegung und starke Bewegung der MR-Lokalspule auftreten. Vorliegend wird also die Bewegung der MR-Lokalspule als Maß oder Indikator für eine mögliche Relativbewegung zwischen der MR-Lokalspule und dem Patienten verwendet. Die Bewegung der MR-Lokalspule ist vorteilhafterweise weitaus einfacher zu messen als eine Relativbewegung, bei der auch die Position des Patienten gemessen werden müsste. Dies gilt insbesondere für MR-Lokalspulen oder Spulenunterteile davon, auf denen der Patient gelagert sein kann.This method has the advantage that a patient's movement can be determined more reliably and more precisely than before, since a position of the MR local coil is physically determined or measured. This makes use of the fact that a movement or change in position of the MR local coil provides a robust indication of a relative movement between the MR local coil and the patient: if the patient moves only slightly, he also generates only a small movement of the MR local coil. The possible relative movement between the local coil and the patient is then also very likely to be small. If, on the other hand, the patient moves heavily, a strong relative movement and strong movement of the MR local coil can also occur. In the present case, the movement of the MR local coil is used as a measure or indicator for a possible relative movement between the MR local coil and the patient. The movement of the MR local coil is advantageously much easier to measure than a relative movement in which the position of the patient would also have to be measured. This applies in particular to MR local coils or coil lower parts thereof on which the patient can be supported.
Mit der direkten Bestimmung der Bewegung der MR-Lokalspule wird der weitere Vorteil erreicht, dass zur Berechnung des SAR-Sicherheitsfaktors (K-Faktor oder VOP-Faktor) nicht mehr jegliche mögliche oder wahrscheinliche Relativbewegung berücksichtigt zu werden braucht und der dann berechnete SAR-Sicherheitsfaktor die SAR-Leistung weniger herabsetzt als bisher. Die Sicherheit, dass keine durch eine Pateientenbewegung verursachten kritischen SAR-Hotspots in einem Patienten erzeugt werden, wird nun durch die Überwachung der Bewegung der MR-Lokalspule auf Verbleib innerhalb einer vorgegebenen Toleranz erreicht. Damit wiederum ist eine besser nutzbare SAR-Performance oder -Leistung der MR-Lokalspule verbunden, aus der sich wiederum eine kürzere Messzeit oder/und höhere Schichtzahl ergibt.With the direct determination of the movement of the MR local coil, the further advantage is achieved that for calculating the SAR safety factor (K-factor or VOP-factor) it is no longer necessary to take into account any possible or probable relative movement and the SAR safety factor then calculated reduces the SAR output less than before. The certainty that no critical SAR hotspots caused by patient movement are generated in a patient is now achieved by monitoring the movement of the MR local coil to ensure that it remains within a predetermined tolerance. This, in turn, is associated with a better usable SAR performance or power of the MR local coil, which in turn results in a shorter measurement time and / or a higher number of slices.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein flexibler Einsatz von MR-Lokalspulen im Körperstammbereich erleichtert wird. So wird beispielsweise die Verwendung von gleichen MR-Lokalspulen in mehr als einer Scanregion erleichtert, z.B. zur Messung der Herzregion und Prostata. Die dazu benötigten positionsabhängigen VOP-Parametersätze können von einem Scanbereich auf mehrere Scanbereiche (oder den gesamten Körperstamm) ausgeweitet werden.Another advantage is that flexible use of MR local coils in the body trunk area is made easier. For example, the use of the same MR local coils in more than one scan region is made easier, e.g. for measuring the heart region and prostate. The position-dependent VOP parameter sets required for this can be expanded from one scan area to several scan areas (or the entire trunk of the body).
Auch ist dieses Verfahren vorteilhafterweise ohne Eingriff in oder Änderungen von MR-Sequenzen durchführbar.This method can also advantageously be carried out without interfering with or changing the MR sequences.
Auch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren mit geringem Aufwand nachrüstbar ist.There is also the advantage that the method can be retrofitted with little effort.
Die MR-Messung kann auch als MR-Scan bezeichnet werden. Die MR-Messung kann ein oder mehrere nacheinander ausgeführte MR-Sequenzen aufweisen. Eine MR-Sequenz kann als Spinechozug ausgebildet sein, was auch als TSE („Turbo Spin Echo“)-Methode bezeichnet werden kann.The MR measurement can also be referred to as an MR scan. The MR measurement can have one or more MR sequences carried out one after the other. An MR sequence can be designed as a spin echo train, which can also be referred to as a TSE (“Turbo Spin Echo”) method.
Das Objekt kann ein Mensch, ein Tier oder ein anderes lebendes Objekt sein.The object can be a human, an animal, or another living object.
Dass die MR-Lokalspule relativbeweglich an das Objekt angelegt ist, umfasst insbesondere, dass sie das Objekt kontaktiert und selbst beweglich ist, insbesondere mit einer Bewegung des Objekts zumindest teilweise mitbeweglich ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die MR-Lokalspule an dem Objekt angebracht oder befestigt ist, z.B. über Gurte, Klettbänder usw. Alterativ oder zusätzlich kann die MR-Lokalspule beweglich an einem Patiententisch befestigt sein, z.B. über Gurte, Klettbänder usw.The fact that the MR local coil is applied to the object in a relatively movable manner includes in particular that it makes contact with the object and is itself movable, in particular is at least partially movable with a movement of the object. This can be achieved, for example, by attaching or fastening the MR local coil to the object, e.g. using straps, Velcro strips, etc. Alternatively or additionally, the MR local coil can be movably attached to a patient table, e.g. using belts, Velcro strips, etc.
Unter einer Bewegung der MR-Lokalspule kann insbesondere eine Positionsänderung verstanden werden, und zwar in einer, zwei oder drei Richtungen oder Raumdimensionen.A movement of the MR local coil can in particular be understood to mean a change in position, specifically in one, two or three directions or spatial dimensions.
Unter einer Toleranz oder einem Toleranzbereich der Bewegung wird insbesondere eine Abweichung von einer unbewegten Position verstanden, die noch keine Aktion notwendig macht oder zur Folge hat. Die Toleranz kann auch als eine noch zulässige Abweichung von der unbewegten Position verstanden werden, bei welcher noch keine kritische SAR oder SAR-Hotspot in einem Patienten erzeugt wird.A tolerance or a tolerance range of the movement is understood to mean, in particular, a deviation from an immovable position that does not yet require or result in any action. The tolerance can also be understood as a still permissible deviation from the stationary position, at which a critical SAR or SAR hotspot is not yet generated in a patient.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die MR-Lokalspule mindestens eine Sende/Empfangs-Antenne oder -Spule aufweist und die mindestens eine Sende/Empfangs-Antenne an einem starren oder steifen Bereich oder Teil der MR-Lokalspule angeordnet ist. Insbesondere kann die MR-Lokalspule mindestens einen starren oder steifen Bereich oder Teil aufweisen, an dem mehrere Sende/Empfangs-Antennen in ortsfester Anordnung zueinander positioniert sind. Die MR-Lokalspule kann mehrere solche starre Bereiche aufweisen, die zueinander ortsflexibel anordenbar sind. Dazu können die starren Bereiche beispielsweise über Gurte, Riemen, Gelenke usw. miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann die MR-Lokalspule ein anterior anzubringendes Oberteil und ein posterior anzubringendes Unterteil aufweisen. Die MR-Lokalspule ist insbesondere nicht als flexible Matte ausgebildet. Die MR-Lokalspule kann im obigen Sinne auch als „unflexible“ MR-Lokalspule bezeichnet werden.It is an embodiment that the MR local coil has at least one transmit / receive antenna or coil and the at least one transmit / receive antenna is arranged on a rigid or rigid area or part of the MR local coil. In particular, the MR local coil can have at least one rigid or rigid region or part on which a plurality of transmit / receive antennas are positioned in a stationary arrangement with respect to one another. The MR local coil can have a plurality of such rigid regions which can be arranged in a flexible manner relative to one another. For this purpose, the rigid areas can be connected to one another via belts, straps, joints, etc. For example, the MR local coil can have an upper part to be attached anteriorly and a lower part to be attached posteriorly. The MR local coil is in particular not designed as a flexible mat. The MR local coil can also be referred to as an “inflexible” MR local coil in the above sense.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zur Ermittlung der Bewegung eine „aktuelle“ Position der mindestens einen MR-Lokalspule gemessen wird und deren Differenz zu einer Referenzposition ermittelt wird. Diese Differenz oder Positionsdifferenz kann für eine Richtung oder getrennt für mehrere Richtungen bestimmt oder berechnet werden. Die aktuelle Position und die Referenzposition können ein oder mehrere Komponenten aufweisen. Sie können bei n Komponenten auch durch ein n-Tupel repräsentiert sein.In one embodiment, to determine the movement, a “current” position of the at least one MR local coil is measured and its difference from a reference position is determined. This difference or position difference can be determined or calculated for one direction or separately for several directions. The current position and the reference position can have one or more components. If there are n components, they can also be represented by an n-tuple.
Beispielsweise kann die aktuelle Position <Vakt> zwei Komponenten Vakt_x und Vakt_y aufweisen, welche eine aktuelle Position in einer x-Richtung bzw. y-Richtung angeben. Analog kann die Referenzposition <Vref> durch Vref_x und Vref_y ausgedrückt werden. Die Bewegung <ΔV> kann in einer Variante als
Als Bedingung zum Auslösen einer Aktion kann aber beispielsweise auch
Werden mehrere Sensoren, insbesondere Näherungssensoren, zur Positionsbestimmung eingesetzt, kann in einer Weiterbildung als Bedingung zum Auslösen einer Aktion die über jeden einzelnen Sensor bestimmte Positionsdifferenz oder Bewegung separat mit einer Toleranz oder einem Toleranzwert verglichen werden. Alternativ können die über mehrere Sensoren bestimmten Positionsdifferenzen verknüpft ausgewertet werden.If several sensors, in particular proximity sensors, are used to determine the position, in a further development, as a condition for triggering an action, the position difference or movement determined via each individual sensor can be compared separately with a tolerance or a tolerance value. Alternatively, the position differences determined by several sensors can be combined and evaluated.
Allgemein kann ein Erreichen der Toleranz (z.B. ausgedrückt als <ΔV> = <T>) zum Auslösen der mindestens einen Aktion ausreichen, oder es muss dazu die Toleranz überschritten werden (z.B. ausgedrückt als <ΔV> = <T>). Beide möglichen Bedingungen können durch die Nutzung des Operators „≥“ zusammengefasst werden.In general, reaching the tolerance (e.g. expressed as <ΔV> = <T>) can be sufficient to trigger the at least one action, or the tolerance must be exceeded (e.g. expressed as <ΔV> = <T>). Both possible conditions can be combined using the operator "≥".
Es ist eine Ausgestaltung, dass eine vor Beginn des MR-Scans gemessene Position der mindestens einen MR-Lokalspule als die Referenzposition <Vref> festgelegt wird. Die Messung der Referenzposition <Vref> kann beispielsweise maximal 1 s bis 0,1 s vor Beginn einer MR-Messung durchgeführt werden.It is an embodiment that a position of the at least one MR local coil measured before the start of the MR scan is established as the reference position <Vref>. The measurement of the reference position <Vref> can, for example, be carried out a maximum of 1 s to 0.1 s before the start of an MR measurement.
Es ist eine Ausgestaltung, dass während des MR-Scans die Bewegung der mindestens einen MR-Lokalspule mehrfach ermittelt und mit der vorgegebenen Toleranz verglichen wird. Dadurch kann die Bewegung der MR-Lokalspule auf ein Erreichen oder Überschreiten der zulässigen Toleranz während der gesamten Dauer der MR-Messung überwacht werden. Eine Zyklenzeit kann beispielsweise einem zeitlichen Abstand zwischen zwei MR-Sequenzen entsprechen. Die Zyklenzeit kann beispielsweise zwischen 50 ms und 200 ms liegen, insbesondere bei ca. 100 ms.In one embodiment, the movement of the at least one MR local coil is determined several times during the MR scan and is compared with the specified tolerance. As a result, the movement of the MR local coil can be monitored for reaching or exceeding the permissible tolerance during the entire duration of the MR measurement will. A cycle time can for example correspond to a time interval between two MR sequences. The cycle time can be between 50 ms and 200 ms, for example, in particular around 100 ms.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest eine laterale Bewegung und/oder vertikale Bewegung der MR-Lokalspule ermittelt wird. Dies ergibt den Vorteil, dass die Bestimmung der Bewegung besonders einfach messbar ist. Jedoch kann die Bewegung der MR-Lokalspule grundsätzlich in allen drei Raumrichtungen bestimmt oder ermittelt werden.One embodiment is that at least one lateral movement and / or vertical movement of the MR local coil is determined. This has the advantage that the determination of the movement can be measured particularly easily. However, the movement of the MR local coil can in principle be determined or ascertained in all three spatial directions.
Es ist eine Ausgestaltung, dass als mindestens eine Aktion der MR-Scan abgebrochen wird. Zusätzlich oder alternativ kann z.B. eine Warnung an einen Bediener des zugehörigen MR-Systems ausgegeben werden.It is an embodiment that the MR scan is aborted as at least one action. Additionally or alternatively, for example, a warning can be output to an operator of the associated MR system.
Es ist eine Ausgestaltung, dass nach Anbruch des Verfahrens eine höhere Toleranz eingestellt wird und das Verfahren erneut durchgeführt wird. Die Wahl der höheren Toleranz und/oder das erneute Durchführen des Verfahrens einschließlich des Starten einer neuen MR-Messung kann automatisch oder durch einen Bediener durchgeführt werden. Wird eine höhere Toleranz eingestellt, wird insbesondere der SAR-Sicherheitsfaktor (K-Faktor oder VOP-Faktor) auf Basis des ausgewählten Spulen/Körper-Modells so angepasst, dass die eingestrahlte SAR-Leistung entsprechend sinkt.It is an embodiment that after the start of the method a higher tolerance is set and the method is carried out again. The selection of the higher tolerance and / or the repeated implementation of the method including the start of a new MR measurement can be carried out automatically or by an operator. If a higher tolerance is set, in particular the SAR safety factor (K-factor or VOP-factor) is adapted on the basis of the selected coil / body model so that the radiated SAR power decreases accordingly.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Toleranz aus einem vorausberechneten Körper/Spulen-Modell erlangt wird, das eine beste Annäherung an eine vorliegende Kombination der mindestens einen MR-Lokalspule mit dem zugehörigen Objekt liefert. Beispielsweise kann durch HF-Simulationen die SAR-Belastung in einem Körper für bestimmte Relativpositionen zwischen MR-Lokalspule und Patient bestimmt werden und daraus wiederum ein zugehöriger SAR-Sicherheitsfaktor (K-Faktor oder VOP-Faktor) für bestimmte maximale Relativbewegungen. Soll also der SAR-Sicherheitsfaktor so dimensioniert sein, dass er die Leistung nicht stärker als gewünscht senkt, kann daraus die zugehörige Toleranz bestimmt werden, die für diesen SAR-Sicherheitsfaktor eingehalten werden muss.It is an embodiment that the tolerance is obtained from a precalculated body / coil model that provides a best approximation of a present combination of the at least one MR local coil with the associated object. For example, HF simulations can be used to determine the SAR exposure in a body for certain relative positions between the MR local coil and the patient, and from this, in turn, an associated SAR safety factor (K factor or VOP factor) for certain maximum relative movements. If the SAR safety factor is to be dimensioned in such a way that it does not reduce the output more than desired, the associated tolerance can be determined from this, which must be observed for this SAR safety factor.
Für eine MR-Messung können beruhend darauf eine Art der verwendeten MR-Lokalspule, Eigenschaften des Patienten wie Körpergröße, Gewicht, Alter, Geschlecht usw. sowie die Funktion bzw. Lage der MR-Lokalspule auf dem Patienten („Funktionsklassifikation“) aufgenommen bzw. bestimmt werden und daraus diejenige vorteilhafterweise vorberechnete HF-Simulation ausgewählt werden, welche die beste Übereinstimmung („Best Fit“) mit der tatsächlichen/realen Spulen/Körper-Kombination aufweist. Aus dieser HF-Simulation wird die passende Toleranz zur Durchführung der Überwachung einer Bewegung während der MR-Messung bzw. des MR-Scans übernommen.For an MR measurement, a type of MR local coil used, characteristics of the patient such as body size, weight, age, gender, etc., as well as the function or position of the MR local coil on the patient (“functional classification”) can be recorded or recorded. can be determined and that advantageously precalculated HF simulation is selected therefrom, which has the best agreement (“best fit”) with the actual / real coil / body combination. The appropriate tolerance for carrying out the monitoring of a movement during the MR measurement or the MR scan is adopted from this RF simulation.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mittels einer Positionsbestimmung der mindestens einen MR-Lokalspule eine Funktionsklassifikation der mindestens einen MR-Lokalspule (z.B. mit einer für eine Herzspule, Leberspule usw. typischen Positionierung an dem Patienten) vorgenommen wird und diese Funktionsklassifikation in die beste Annäherung eingeht. Dadurch braucht die Funktionsklassifikation nicht mehr durch einen Nutzer eingegeben zu werden, was eine Fehleranfälligkeit der Funktionsklassifikation verringert und eine Bedienerfreundlichkeit erhöht.It is an embodiment that by determining the position of the at least one MR local coil, a functional classification of the at least one MR local coil (e.g. with a typical positioning on the patient for a heart coil, liver coil, etc.) is carried out and this functional classification is the best possible approximation . As a result, the functional classification no longer needs to be entered by a user, which reduces the susceptibility of the functional classification to errors and increases user-friendliness.
Es ist eine Ausgestaltung, dass während des MR-Scans ein B0-Feld mit einer Stärke von mindestens sieben Tesla an das Objekt angelegt wird. Bei einer solchen Feldstärke ermöglicht das Verfahren eine besonders hohe SAR-Performance.In one embodiment, a B0 field with a strength of at least seven Tesla is applied to the object during the MR scan. With such a field strength, the method enables a particularly high SAR performance.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine MR-Lokalspule mehrere Sendeantennen, insbesondere Sende-/Empfangs-Antennen aufweist, die während des MR-Scans zeitlich parallel mit einstellbarer Phase und Amplitude angesteuert werden. Diese Ausgestaltung umfasst somit die Anwendung des Verfahrens zusammen mit der pTX-Methode, bei welcher das vorliegende Verfahren eine besonders hohe SAR-Performance bietet.It is an embodiment that at least one MR local coil has a plurality of transmitting antennas, in particular transmitting / receiving antennas, which are controlled in parallel with adjustable phase and amplitude during the MR scan. This refinement thus includes the use of the method together with the pTX method, in which the present method offers a particularly high SAR performance.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein MR-System, mindestens aufweisend einen MR-Scanner, eine MR-Lokalspule, mindestens eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Position der mindestens einen MR-Lokalspule und eine Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben ablaufen zu lassen. Das MR-System kann analog zu dem Verfahren ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.The object is also achieved by an MR system having at least one MR scanner, an MR local coil, at least one position determination device for determining a position of the at least one MR local coil and a data processing device, the data processing device being set up to perform the method as to run as described above. The MR system can be designed analogously to the method and produces the same advantages.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Positionsbestimmungseinrichtung eine optische Positionsbestimmungseinrichtung umfasst, insbesondere ein Kamerasystem. Durch Bildauswertung kann eine Positionsdifferenz oder Bewegung in zeitlich aufeinanderfolgend aufgenommenen Bildern bestimmt werden. Auch kann die MR-Lokalspule mit optischen Markern (z.B. Reflektoren, Codes, Lichtquellen usw.) versehen werden, um die Bewegung besonders genau bestimmen zu können.It is a development that the at least one position determination device comprises an optical position determination device, in particular a camera system. A position difference or movement in consecutive images can be determined by image evaluation. The MR local coil can also be provided with optical markers (e.g. reflectors, codes, light sources, etc.) in order to be able to determine the movement particularly precisely.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Positionsbestimmungseinrichtung mindestens einen berührungslosen Abstands- oder Näherungssensor umfasst. Der Abstands- oder Näherungssensor kann beispielsweise ein kapazitiver Näherungssensor, ein laser-basierter Näherungssensor (insbesondere Lidar), ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor usw. sein. Es ist eine Weiterbildung, dass auf einem Patiententisch entlang seiner Längserstreckung mindestens eine Reihe mit mehreren Abstands- oder Näherungssensoren vorhanden ist. Mittels einer solchen Reihe kann eine Position der MR-Lokalspule entlang der Längserstreckung und quer dazu zuverlässig und schnell bestimmt oder erkannt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung zweier gleicher Reihen mit jeweils mehreren Abstands- oder Näherungssensoren an beiden Längsseiten eines Patiententischs.It is a development that the at least one position determination device comprises at least one contactless distance or proximity sensor. The distance or proximity sensor can, for example, be capacitive Proximity sensor, a laser-based proximity sensor (especially lidar), a radar sensor, an ultrasonic sensor, etc. It is a further development that at least one row with several distance or proximity sensors is present on a patient table along its length. By means of such a row, a position of the MR local coil can be determined or recognized reliably and quickly along the longitudinal extent and transversely thereto. An arrangement of two identical rows, each with several distance or proximity sensors, on both long sides of a patient table is particularly advantageous.
Es ist eine Weiterbildung, dass die MR-Lokalspule eine unflexible MR-Lokalspule ist.It is a further development that the MR local coil is an inflexible MR local coil.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, das Verfahren wie oben beschrieben auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann analog zu dem Verfahren ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.The object is also achieved by a computer program product comprising commands which, when executed, cause a data processing device to execute the method as described above. The computer program product can be designed analogously to the method and results in the same advantages.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, das Verfahren wie oben beschrieben auszuführen. Das computerlesbare Speichermedium kann analog zu dem Verfahren ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.The object is also achieved by a computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a data processing device, cause the data processing device to carry out the method as described above. The computer-readable storage medium can be designed analogously to the method and results in the same advantages.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
-
1 zeigt in Draufsicht eine Skizze eines Patiententischs mit einem darauf liegenden Patienten und einer unflexiblen MR-Lokalspule; -
2 zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
3 zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm einer Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 shows a plan view of a sketch of a patient table with a patient lying thereon and an inflexible MR local coil; -
2 shows a possible flow chart of the method according to the invention; and -
3 shows a possible flow chart of an extension of the method according to the invention.
Beispielsweise kann die Lokalspule
Die MR-Lokalspule
Die MR-Lokalspule
An dem Patiententisch
Es kann alternativ oder zusätzlich eine zweite Positionsbestimmungseinrichtung
Die Kamera
Die Kamera
Die Auswerteeinrichtungen
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Auch ist es möglich, als Positionsdifferenz <ΔV> in y-Richtung die jeweiligen Differenzwerte der einzelnen Näherungssensoren
Jedoch ist die Bestimmung der Positionsdifferenz <ΔV> zwischen aktueller Spulenposition und Referenzposition nicht auf die obigen Beispiele beschränkt.However, the determination of the position difference <ΔV> between the current reel position and the reference position is not limited to the above examples.
In einem Schritt
Der in Schritt
Jedoch kann Schritt
Alternativ oder zusätzlich kann die Positionsdifferenz aller Näherungssensoren
Die Toleranz <T> ist für einen MR-Scan vorgegeben und kann insbesondere auf die charakteristische Kombination der eingesetzten MR-Lokalspule
Optional kann nach Abbruch des MR-Scans in Schritt
Vor Beginn des Schritts
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Die in dem ausgewählten Datensatz angegebene Toleranz <T> wird als Toleranz zur Durchführung des Schritts
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by means of the exemplary embodiment shown, the invention is not restricted thereto and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.In general, “a”, “one” etc. can be understood as a singular or plural number, in particular in the sense of “at least one” or “one or more” etc., as long as this is not explicitly excluded, for example by the expression “exactly a "etc.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.A number can also include exactly the specified number and a customary tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019211215.3A DE102019211215A1 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | MR measurement with an MR local coil applied to an object in a relatively movable manner |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20050107685A1 (en) * | 2003-11-19 | 2005-05-19 | Derek Seeber | Motion sensing MRI local coil |
US20140111199A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of obtaining image and providing information on screen of magnetic resonance imaging apparatus, and apparatus thereof |
US20140378816A1 (en) * | 2013-06-21 | 2014-12-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Information providing method and medical diagnosis apparatus for providing information |
-
2019
- 2019-07-29 DE DE102019211215.3A patent/DE102019211215A1/en active Pending
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